DE646121C - Regler mit einem fluessigen oder gasfoermigen Medium als Arbeitsmittel - Google Patents

Description

Es liegt in der Natur von Regeleinrichtungen, daß sie nur zeitweise in Tätigkeit treten, andererseits aber doch dauernd betriebsbereit sein müssen. Daraus ergibt sich insbesondere bei Reglern der im Titel genannten Art die Aufgabe, die vom Regler insgesamt verbrauchte Energie möglichst der Nutzenergie, d. h. der zur Durchführung der Regelvorgänge verbrauchten Energie anzugleichen.

to Gegebenenfalls wurde damit noch die Forderung der Anpassung der Regelgeschwindigkeit an die Störgröße verknüpft. Es hat nicht an Versuchen zur Lösung der vorbezeichneten Aufgabe gefehlt. So ist vorgeschlagen worden, der Pumpe für das Arbeitsmittel, für welches vorzugsweise Öl verwendet wird, einen oder mehrere Energiespeicher in Form von Windkesseln o. dgl. zuzuordnen, in denen in den Regelpausen Energie gespeichert wird, gegebenenfalls unter zeitweiser Abschaltung der Pumpe bei Erreichung eines bestimmten Betrages an gespeicherter Energie. Nach anderem Vorschlag werden zwei Pumpen benutzt, von welchen die eine den Bedarf bei kleinen Werten der Störgröße deckt und von welchen die andere bei größeren Beträgen der Störgröße zusätzlich in Tätigkeit tritt.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, zur Änderung des Arbeitsmitteldruckes entspjechend dem Bedarfe das Überströmventil als Differentialüberströmventil auszubilden, in der Weise, daß es auf der einen Seite unter dem Förderdrucke der Pumpe und auf der anderen Seite unter demjenigen Drucke steht, der zwischen dem Verbraucher und einem in der Leitung von der Pumpe zum Verbraucher liegenden einstellbaren Drosselventil herrscht, wobei dieses letztere Ventil entsprechend dem gewünschten Druck am Verbrauchsort eingestellt wird. An dem genannten Drosselventile tritt natürlich der für die Wirkung dieser Einrichtung unbedingt erforderliche Druckabfall nur dann ein, wenn dauernd in der das Drosselventil enthaltenden Leitung das Druckmittel strömt. Das bedeutet, daß dauernd vom Verbraucher Druckmittel über die genannte Leitung entnommen werden muß. Infolgedessen ist, abgesehen von anderen Umständen, die vorgenannte Einrichtung nicht brauchbar bei Verbrauchern, die, wie beispielsweise Kolbenservomotoren, nur zeitweise Druckmittel abnehmen.

' Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber eine Lösung, die bei großer Einfachheit im Aufbau auch den Vorteil hat, stets Verwendbar zu sein, also unabhängig davon, ob der Verbraucher ständig oder nur zeitweise auf der Förderseite der Pumpe Druckmittel abnimmt..

Der neue Regler stimmt mit bekannten Reglern darin überiein, 'daß als Arbeitsmittel ein flüssiges oder gasförmiges Medium dient und daß ein federbelastetes und bei Verstellung des Federdruckes eine Änderung des Arbeitsmitteldruckes herbeizuführendes Ventil auf der Förderseite der Arbeitsmittelpumpe vor-

gesehen ist. Der Erfindungsgegenstand unterscheidet sich von bekannten Reglern dadurch, daß die Einstellung des Federdruckes zwecks Anpassung der von der Pumpe zu liefernden Leistung an die von dem Regler verbrauchte Leistung selbsttätig in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung eines vom Arbeitsmittel bewegten Teiles der Regleranlage erfolgt.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel in Fig. ι unter Fortlassimg der bekannten, hier nicht näher interessierenden Teile.

Von der nicht dargestellten, betriebsmäßig ständig, z. B. mittels eines Elektromotors, angetriebenen Pumpe wird das Arbeitsmittel, vorzugsweise Öl, über die Leitung 1 einmal in die zum Steuerschieber des Servomotors führende Leitung 2 gespeist. Der von dieser Leitung nicht aufgenommene Teil des geförderten Arbeitsmittels fließt, ohne Nutzarbeit zu leisten, über das erfindungsgemäß ausgebildete Ventil 3 und die Leitung 4 zu dem der Pumpe vorgeschalteten Vorratsbehälter zurück.

Der Ventilteller 3_(i ist mit der Stange 3/, verbunden und ist mit dieser entgegen der Wirkung einer Feder 3_C von seinem Sitz verschieblich. Die Feder 3_C stützt sich einerseits an einem im Ventilgehäuse dicht geführten längs verschiebbaren Kolben 3_d und andererseits an einem auf der Stange 3₆ gelagerten Stützteller 3_t> ab. Die Federspannung ist durch Verdrehung eines mit Bezug auf seine Mittellinie symmetrischen Kurvenscheiben-Segmentes 5 unter Vermittlung eines mit einer Rolle 6_a an dem Kurvenrand des Segmentes 5 angreifenden Zwischenstückes 6 einstellbar.

Das Kurvenscheibensegment 5 ist über Zwischenräder 7 mit einem Steuerhebel 8 gekuppelt, der von dem obenerwähnten Servomotor bei Einleitung eines Regelvorganges oder bei dessen Durchführung verstellt wird. Handelt es sich um die Steuerung eines Flugzeuges, so greift der Hebel S z. B. unmittelbar oder über ein Zwischengestänge an den Rudern des Flugzeuges an.

Die Wirkungsweise ist folgende: Bei Verstellung des Steuerhebels 8 aus seiner normalen Lage nehmen in der Regel die zur Durchführung des S teuer Vorganges erforderliche Kraft und die benötigte Menge des Arbeitsmittels oder beider für sich oder — umfassend ausgedrückt — die erforderliche Leistung nach einer bestimmten Gesetzmäßigkeit zu. Entsprechend ist das Kurvensegment 5 profiliert, so daß also entsprechend der Gesetzmäßigkeit des Leistungsbedaffes bei zunehmender Verstellung des Steuerhebels 8 der Druck der Feder 3<. gesteigert wird. Das führt naturgemäß zu einer entsprechenden Steigerung des Druckes und der Xutzmenge des Arbeitsmittels, welches über das vor dem Ventil abzweigende Rohr 2 dem Servomotor über den Steuerschieber zufließt. In der Nullstellung des fCurvensegments ist die Federspannung des Ventils am niedrigsten und demgemäß auch der Druck des geförderten Arbeitsmittels und somit auch die Belastung der Pumpe. Da in der Nullage bereits ein gewisser Druck des Arbeitsmittels vorhanden sein muß, empfiehlt es sich, das Kurvensegment 5 so zu profilieren, daß erst nach einem gewissen Ausschlag die Drucksteigerung beginnt. Das ist auch empfehlenswert, um Rückkopplungserscheinungen in der Steuereinrichtung, veranlaßt durch die unvermeidlichen beständigen geringenSchwankungen der Steuereinrichtung, zu vermeiden. Die Verhältnisse sind in Fig. 2 insoweit in einem Diagramm veranschaulicht. In diesem stellt die Kurve 1 in Abhängigkeit von dem Ausschlagwinkel des Steuerhebels 8 den angenäherten Verlauf des bei einer Flugzeugsteuerung an dem Leitwerk aufzuwendenden Momentes dar. Das mit Hilfe der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung zur Verfügung gestellte Drehmoment Md ist in derselben Abhängigkeit wie Kurve 1 in der Kurve 2 veranschaulicht. Es empfiehlt sich, das Verhältnis von Md_max : Md_m(„ etwa auf 2 bis 5 oder noch größer zu bemessen. Die obenstehende Be-Schreibung läßt erkennen, daß mit Hilfe des Ventils auf überaus einfachem Wege eine Anpassung der Steuerung an den jeweiligen Wert der Störgröße und ebenso auch eine Anpassung der Pumpenleistung an den jeweiligen Bedarf erzielt ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Einstellung der Federspannung des Ventils in Abhängigkeit von dem Steuerhebel 8 gebracht, der seinerseits von dem mit dem Arbeitsmittel betriebenen Servomotor eingestellt wird. Statt dessen kann natürlich die Einstellung der Ventilfederspannung auch unmittelbar, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Kraftverstärkers, von dem Meßwerk abgeleitet werden, das den Steuerschieber des Servomotors einstellt. Dieses Meßwerk kann z. B. in einem Kompaß, einem Kreisel, einem Höhenmesser o. dgl. bestehen, wenn z. B. die Regeleinrichtung zur Kurs- oder Höhensteuerung eines Luftfahrzeuges benutzt wird. Indes wird je nach den Verhältnissen des einzelnen Falles unter Umständen die dargestellte Ausführung den Vorzug verdienen, einmal weil der Steuerhebel 8 ohne weiteres ein zur Einstellung der Federspannung hinreichendes Einstellmoment aufweist und zum anderen, weil gegebenenfalls die Steuerung oder die Einstellung des Hebels 8 in Abhängigkeit von mehreren Meßwerken erfolgt, so daß bei unmittelbarer Einwirkung dieser Meßwerke auf das Ventil die

Anordnung etwas kompliziert werden könnte. Andererseits wird es jedoch bei unmittelbarer Einwirkung des oder der Meßwerke auf das Ventil 3 unter Umständen von besonderem Vorteil sein, daß die Abweichung der Steuergröße von ihrem Sollwert gleich in ihreni' ganzen Betrage auf das Ventil 3 zur Einwirkung gelangt, d. h. daß z. B. die Federspannung sogleich entsprechend dem gesamten Betrage der Kursabweichung erhöht wird, während bei der Kupplung der Federspannvorrichtung mit dem Steuerhebel 8 die Größe der Störung sich nur allmählich auf das Ventil hinsichtlich der Erhöhung der Federspannung auswirkt.

Es kann unter Umständen notwendig sein, daß der Steuerhebel 8 eine dauernde Auslenkung aus der Nullstellung erhalten muß; ein solcher Fall ist z. B. bei Trimmänderungen eines Flugzeuges gegeben. Unter diesen Umständen würde dann während der Regelpausen auch das Kurvensegment 5 aus der dargestellten Nullstellung nach der einen oder anderen Richtung ausgelenkt sein und infolgedessen die Pumpe auch in den Regelpausen gegen einen höheren als den normalen Druck arbeiten müssen. Es empfiehlt sich daher bei Verwendung der vorliegenden Apparatur in anderweitig bereits in Vorschlag gebrachter Weise die Trimmänderungen durch Verstellung von vor dem eigentlichen Ruder angeordneten Dämpfungsflächen auszugleichen, so daß das Ruder und damit der Steuerhebel nebst Kurvensegment hinsichtlich der NuIlstellung durch die Trimmänderungen nicht berührt werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:
   ι. Regler mit einem- flüssigen oder gasförmigen Medium als Arbeitsmittel und einem federbelasteten und bei Verstellung des Federdruckes eine Änderung des Arbeitsmitteldruckes herbeiführenden Ventil auf der Förderseite der Arbeitsmittelpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des P'ederdruckes zwecks Anpassung der von der Pumpe zu liefernden Leistung an die von dem Regler verbrauchte Leistung selbsttätig in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung eines vom Arbeitsmittel bewegten Teiles der Regleranlage erfolgt.
2. 2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung des Reglers zur Steuerung von Luftfahrzeugen das zur Einstellung des Ventilfederdruckes dienende Organ mit einem Steuerhebel gekuppelt ist, der die Bewegung des Reglerservomotors auf ein Ruder überträgt.
3. 3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Regel- 60' vorgänge einleitende und steuernde Meßwerk (Kreisel, Kompaß usw.) unmittelbar, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Kraftverstärkers auf das Organ zur Einstellung des Federdruckes geschaltet ist.
4. 4. Regler nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch eine entsprechend der Gesetzmäßigkeit des Leistungsbedarfes profilierte Kurvenscheibe (5) zur Einstellung des Federdruckes.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen